生物质燃料的缺点范文
时间：2023-12-14 17:30:23
生物质燃料的缺点篇1
关键词： 晶体 缺陷 固体电解质 半导体材料 掺杂合金
美，让人感觉赏心悦目，美，让人感觉兴趣盎然。美的事物总是让人更易去接受，更愿去接近。化学中的美无处不在，化学史的美，化学仪器的美，形形物质的结构美……
兴趣是最好的老师，因此，在化学教学中，老师如何更多地去发现美，如何引导学生更好地去感受美，对学生学习化学兴趣的培养有着重要的意义。在晶体结构的教学中，教师更多的是让学生感受晶体的完美，完美的晶体确实让人心仪，但实际的物质在结成晶体时往往都有美中不足的地方，实际的晶体总是存在着这样或那样的缺陷。那么，晶体的缺陷是如何形成的呢？缺陷就是不完美，又如何去挖掘晶体的缺陷美呢？
一、晶体的缺陷
晶体的缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷，点缺陷有填隙缺陷、杂质原子、空位等情况。例如：
试题1：已知一种铁的氧化物FeO（富氧体）为氯化钠型晶体。由于晶体存在缺陷，x＜1，测得其密度为5.71g?cm，测得其晶胞边长为4.28×10m。
（1）FeO晶体中x＝ （保留2位有效数字）。
（2）FeO中Fe和Fe个数比为 。
试题点评：对于氯化钠型的FeO晶体，Fe与O的个数之比为1∶1，当晶体中的部分Fe因氧化而生成Fe时，造成正电荷的增多，在保证负电荷总数不变的情况下，根据电荷守恒，晶体中铁离子的总数将减少，使得化学式FeO中的x＜1。根据晶体的密度和晶胞边长，可列示：
5.71g?cm=，得M＝67.38g?mol，所以，x＝（67.38–16）/55.84＝0.92。
根据电荷守恒，当晶体中每2个Fe被氧化生成Fe时，晶体中将产生一个空位，因此，晶体中Fe与空位数之比为2∶1，在1mol FeO晶体中，空位的物质的量为（1－0.92）mol＝0.08mol，Fe数为0.08mol×2＝0.16mol，Fe数为0.92mol－0.16mol＝0.76mol，晶体中Fe和Fe的个数之比为0.76∶0.16＝19∶4。
二、晶体的缺陷美
晶体有缺陷，但若能善加利用，缺陷的晶体就能散发它的缺陷美。如能导电的固体电解质、半导体材料和特殊性能合金等，都是晶体缺陷的具体应用。
1.能导电的固体电解质
由于晶体中空位缺陷的存在，对不同晶体的导电率产生了各异的影响。因在电场的作用下，离子会通过空位而移动，从而提高了离子晶体的电导率。例如：
试题2：设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是世纪富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了YO的ZrO晶体，它在高温下能传导O离子。以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应为：2CH＋13O=8CO＋10HO。回答如下问题。
（1）这个电池的正极反应是 ，负极反应是 ，固体电解质里的O离子的移动方向是 。
（2）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是： 。
（3）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。
试题点评：由于ZrO晶体中部分＋4价Zr被＋3价Y替换，根据电荷守恒，O离子将产生缺位，在电场的作用下，O离子会通过空位而移动，从而导致了晶体的导电性。
由于晶体的导电是O离子的定向移动造成的，因此该电池的正极反应为：13O＋52e=26O，负极反应为：2CH＋26O－52e=8CO＋10HO。电池正极产生O，负极消耗O离子，故电解质里的O离子应向负极移动。
由于汽油在内燃机里燃烧时能量利用率低，利用率只有10%左右，而当设计成燃料电池后，能量的利用率大致在30%左右，可大大提高汽油氧化时的能量利用率。但由于汽油不完全燃烧将产生碳，能堵塞电极的气体通道，这是汽油燃料电池的最大障碍。
2.掺杂制半导体材料
杂质对于晶体，特别是半导体材料电学性质的影响是十分显著的。如10亿个正常粒子中有6个杂质粒子存在就足以使半导体的电学性质发生显著的变化。因此，许多半导体原料（如硅、锗等，本身由于自由移动的电子很少，几乎不导电）在制成器件前都要掺杂，控制掺杂元素的种类和浓度，即可得到不同类型的、电阻率氛围各异的半导体材料。例如：
试题3：在锗（或硅）材料的一端掺入少量某主族元素的单质，就变为P型（缺电子型或空穴型）半导体，另一端掺入少量另一主族元素的单质，就变成N型（电子型）半导体。在P型和N型半导体的交界面就形成PN结，在外接电场的作用下，电子就会产生定向的移动。PN结是构成各种半导体器件（如二极管、三极管等）的基础。试回答下列问题：
（1）P型半导体掺入的是 族元素的单质，N型半导体掺入的是 族元素的单质。
（2）PN结具 的特性，这也是由其构成的半导体器件的主要工作机理。
生物质燃料的缺点篇2
[关键词]:锅炉,污染,生物质燃料,环保
一、引言
我国能源生产结构中煤炭比例始终在67%及以上,煤炭是我国能源的主体。目前,我国已探明煤炭可采储量约1145亿吨,年消耗燃煤12亿～15亿吨,其中大多数直接作为燃料被消耗掉,以煤炭为主的中国能源结构可开采煤炭储量约能使用150年。另外,以煤为主的能源结构直接导致能源活动对环境质量和公众健康造成了极大危害。
二、生物质固体成型燃料简介
生物质固体成型燃料(简称生物质燃料,俗称秸秆煤)是利用新技术及专用设备将农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻草、稻壳、麦秸麦糠、树枝叶、干草等压缩碳化成型的现代化清洁燃料(目前国内外常用的生物质成型工艺流程如图1),无任何添加剂和粘结剂。既可以解决农村的基本生活能源,也可以直接用于城市传统的燃煤锅炉设备上,可代替传统的煤碳。其直径一般为6cm～8cm,长度为其直径的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物质燃料是政府重点扶持的新农村建设项目之一。
三、生物质燃料燃烧技术
根据试验研究及测试资料,生物质燃料燃烧特性为:生物质挥发物的燃烧效率比炭化物质快。燃烧着火前为吸热反应;到着火温度以后,生成气相燃烧火焰和固相表面燃烧的光辉火焰,为放热反应。具体的燃烧性能见表1。
生物质燃料专用锅炉燃烧原理如下:
①生物质燃料从上料机均匀进入高温裂解燃烧室,着火后,燃料中的挥发份快速析出,火焰向内燃烧,在气(固)相燃烧室内迅速形成高温区,为连续稳定着火创造了条件;
②高温裂解燃烧室内的燃料在高温缺氧的条件下不断地快速分解为可燃气体,并送往气相燃烧室内进行气相燃烧;
③在气相燃烧的同时,90%以上挥发份被裂解为炙热燃料,由输送系统输送到固相燃烧室内进行固相燃烧,完全燃烧后的灰渣排往渣池或灰坑;
④在输送过程中,小颗粒燃料和未燃尽的微粒在风动的作用下于气(固)相燃烧室内燃烧;
⑤从多个配氧处可按比例自动调配、补充所需量的氧气,为炉膛出口的燃烧助燃,完全燃烧后的高温烟气通往锅炉受热面被吸收后,再经除尘后排往大气。
生物质燃料燃烧的特点为:
①可迅速形成高温区,稳定地维持层燃、气化燃烧及悬浮燃烧状态,烟气在高温炉膛内停留时间长,经多次配氧,燃烧充分,燃料利用率高,可从根本上解决冒黑烟的难题。
②与之配套的锅炉,烟尘排放原始浓度低,可不用烟囱。
③燃料燃烧连续,工况稳定,不受添加燃料和捅火的影响,可保证出力。
④自动化程度高,劳动强度低,操作简单、方便,无需繁杂的操作程序。
⑤燃料适用性广,不结渣,完全解决了生物质燃料的易结渣问题。
⑥由于采用了气固相分相燃烧技术,还具有如下优点:
a从高温裂解燃烧室送入了气相燃烧室的挥发份大多是碳氢化合物,适合低过氧或欠氧燃烧,可达无黑烟燃烧及完全燃烧,可有效地抑制“热力――NO”的产生。
b在高温裂解过程中,处于缺氧状态,此过程可有效地制止燃料中氮转化为有毒的氮氧化物。
四、环境影响分析
生物质燃料燃烧污染物排放主要为少量的大气污染物及可综合利用的固体废弃物。
(1)大气污染物
生物质燃料纤维素含量高,为70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于贮存和运输;产品形状规格多,利用范围广;热值与中质煤相当,燃烧速度比煤快11%以上,燃烧充分、黑烟少、灰分低、环保卫生;另在采取配套的脱硫除尘装置后,大气污染物排放种类少、浓度低。根据河南德润锅炉有限公司对生物质固体成型燃料专用锅炉的研究:生物质燃料燃烧后可实现CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,烟尘排放量低于46mg/m3。新建使用生物质燃料锅炉大气污染物排放控制指标执行《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)中燃气锅炉的排放标准。查阅该标准可知,燃气锅炉排放标准为:SO2≤100mg/m3、烟尘≤100mg/m3。生物质燃料锅炉燃烧后大气污染物排放浓度远低于国家标准。
(2)固体废弃物
生物质燃料锅炉燃烧固体废弃物主要为燃烧后的灰分,可以回收做钾肥,资源综合利用。
五、环境效益分析
生物质燃料的环境效益主要体现在以下几方面:
(1)生物质燃料代替煤等常规能源,能减少大气污染物的排放量,有效改善城乡空气环境质量。生物质燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃烧能有效地减少大气中二氧化硫的排放量;由于生物质在燃烧过程中排出的CO2与其生长过程中光合作用中所吸收的一样多,所以从循环利用的角度看,生物质燃烧对空气的CO2的净排放为零。煤炭与生物质固体燃料的污染物燃烧排放比较见表2。
(2)燃烧后的固体废物可综合利用
灰分可以回收做钾肥,实现“秸秆――燃料――肥料”的有效循环。
(3)合理处理废弃的农作物,降低对环境的影响
仅秸秆而言,我国每年农作物秸秆产重约为7.06亿千吨,河南省每年达7000万千吨,占全国的1/10。若秸秆等废弃的农作物自然腐烂,将产生大量的甲烷,通常认为甲烷气体的温室效应是二氧化碳的21倍。将废弃的农作物做成燃料,既变废为宝,节约资源,又可减排温室气体,保护环境。
六、结论
生物质燃料利用废弃的农作物作为原料,可实现就地取材、就地生产,降低了农业废弃物运输成本与运输过程中的污染,其产品具有节能、环保、保护不可再生资源等特点。生物质燃料生产的工艺、方法符合我国目前建设节约型社会要求和可持续发展的国策,具有突出的社会效益、经济效益和环境效益,有很好的实用性和推广价值,对缓解我国能源紧张和环境污染具有重大意义,有着广泛的市场前景和应用空间。
参考文献:
[1]洪成梅 徐士洪 魏良国 利用农作物秸秆生产生物质“颗粒”燃料 污染防治技术,2007
[2]江淑琴 生物质燃料的燃烧与热解特性[J] 太阳能学报,1995
[3]李保谦 牛振华 张百良 生物质成型燃料技术的现状与前景分析 环卫科技网,2010
生物质燃料的缺点篇3
关键词 秸秆；易货合同；生物质；成型颗粒燃料；新能源
中图分类号 X71
文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2015）09-0108-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.014
秸秆禁烧是社会关注的热点问题：一方面，秸秆禁烧令无法根本上阻止农民继续大规模焚烧秸秆，并由此带来严重的雾霾天气[1]。2014年10月25日，长春市空气质量指数AQI“爆表”，高达500，秸秆焚烧是主要原因[2]。另一方面，现有生物质发电厂普遍存在秸秆收集难、即便是在国家大量补贴的情况依然很难实现收支平衡的现象。为什么政府年年发通知禁烧秸秆，年年禁不住？为什么农民宁愿冒着被罚风险去“偷”烧秸秆，也不把秸秆卖给生物电厂呢？有没有一条秸秆能源化利用的有效途径？
带着这些问题，中国社会科学院工业经济研究所能源经济研究中心的专家们于2014年11月专程到吉林长春进行调研。通过调研发现：第一，在国家能源局与吉林省能源局共同支持下，吉林长春用“易货合同模式”――一种秸秆能源化利用的新模式，发展秸秆颗粒成型燃料（以下简称颗粒生物质能），在治理秸秆禁烧、替代煤炭、解决农民冬季取暖、改善农村生活环境、提供农民就业等方面，表现出良好的经济社会价值，值得有条件的地区学习借鉴。第二，颗粒生物质能是农村作物秸秆能源利用的重要方式，是改变农村用能习惯和能源消费结构的重要途径，对发展农村循环经济、提高农民生活质量具有重要的现实意义。第三，农村用能革命是全面小康社会的物质基础，它关系到农村家庭生活水平的提高、能源公平和中国能源发展的全局。用“易货合同模式”发展秸秆生物质能，将为我国部分地区农村生物质能源规模化、工业化发展，提供了一条经济适用的途径，也是传统农业县乡发展新能源、实现农村用能革命的重要手段。
1 秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式
秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式是农村秸秆能源化利用的一种新模式，它是指以秸秆颗粒燃料加工企业为主导，通过农民用秸秆换取秸秆成型颗粒燃料，实现秸秆收集、颗粒燃料加工生产的一种颗粒生物质能的发展模式。
该模式将解决农民用能问题与新能源产业稳定发展结合起来、禁烧秸秆与秸秆能源化利用结合起来、秸秆收集与秸秆成型颗粒燃料市场开拓结合起来，解决了农民炊事、取暖的能源需求，实现了禁烧秸秆和秸秆能源化利用的目标。具体做法就是：秸秆颗粒加工企业与农户签订“能源易货合同”。合同核心内容主要包括：第一，农户每年用15 t-20 t秸秆跟企业换5 t秸秆成型颗粒燃料，同时要求农户与当地政府签订秸秆禁烧责任书。第二，企业为签约户无偿提供秸秆成型颗粒燃料炉具和技术服务，用易货贸易的方式向签约农户每年提供5 t的颗粒生物质能。
该模式的核心是农民不花钱用自家地里的秸秆，换回清洁的颗粒生物质能替代煤炭取暖做饭；企业在少花钱实现秸秆资源收集的同时，锁定了颗粒生物质能用户，降低了经营风险。秸秆颗粒燃料发展的易货合同模式的魅力在于：自己不花一分钱、不要国家一分钱，农民就能用上清洁的颗粒生物质能，较好地解决了企业发展生物质能时的秸秆收集瓶颈和市场开拓问题，是低成本秸秆能源化利用的有效途径之一。
在易货合同模式颗粒生物质能产业链条上，各利益关系见图1。
2 “易货合同模式”发展成型颗粒燃料新能源的优势分析
我们从产业链条下的利益主体，即农户、企业、政府，分析“易货合同模式”发展成型颗粒燃料新能源的优势。
2.1 农户利益分析
调查发现，用秸秆颗粒燃料取暖炊事对农户来说有三大好处。
2.1.1 变废为宝，农户不花钱用上了清洁的新能源
过去用秸秆烧火做饭，一家人需要2-3车秸秆，剩余的大部分没什么用；6个月的冬季，平均每户烧炕取暖得用2-3 t散煤，要花1 000元；现如今不花一分钱，农户用自家地里产的颗粒燃料，15 t秸秆换5 t成型颗粒，就够自家一年取暖做饭用能了。东白_村之所以写入我们的报告，是因为东白_村第10小组，一个自然屯的村民们基本都用上了颗粒燃料取暖做饭。东白_村位于吉林长春农安县城北偏西约40 km处，属杨树林乡。白_村下辖17个村民小组，1 265户，分布在16个自然屯。东白_村第10小组约有土地100 hm2，每公顷玉米地可产8-9 t玉米秸秆，地里产的秸秆足够全屯60户人家取暖做饭了。每年少烧散煤150 t，少花钱6万多元。
目前这种“易货合同模式”使用颗粒燃料取暖做饭，已在吉林长春杨树林乡2 000农户中推广，杨树林乡政府、医院、学校、敬老院和10个商业用户全部采用颗粒燃料供热[2]。由于秸秆收集、加工和农民用能相结合，农民既是秸秆的提供者，也是颗粒燃料受益者。正是因为不花钱可以用上清洁能源，让农户有了收集秸秆的积极性、禁焚秸秆的自觉性。
2.1.2 实现农田秸秆清理目的
农民大规模焚烧玉米秸秆主要是农业生产做好土地清理准备工作。目前主要是焚烧和秸秆粉碎还田，但是大规模秸秆焚烧和秸秆还田对农业生产可能产生一定的不利影响：一是焚烧秸秆会破坏土壤结构，形成板结，造成农田质量下降；还会直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业收成。二是秸秆焚烧后留下的钾素和磷素，多呈不溶解状，很难被农作物吸收。三是秸秆粉碎还田，一方面还田后的秸秆不易腐烂，影响下茬播种质量，另一方面，秸秆粉碎还田须要深埋，这样就会把生土翻出，也会影响作物产量与质量。通过“易货合同模式”发展秸秆成型颗粒燃料，可以达到了农田清理准备的目的。
2.1.3 改善了农民自家的生活卫生环境
以往用秸秆直接做饭，燃烧效率低（20%）、灰尘多，用农民的话来说，就是特别“埋汰”，到了春季秸秆生虫，家里环境卫生更差。如今用加工好的颗粒燃料做饭取暖，燃烧效率高（85%），火焰稳定接近天然气，几乎无灰尘，存放取用方便，干净卫生。
2.2 社会经济与环保效益分析
通过调研发现，农村发展成型颗粒燃料新能源，对当地经济发展、秸秆资源商品化利用起着积极的作用，具有较好的经济社会效益与环境效益。
2.2.1 带动当地农村劳动力就业，经济效益显著
秸秆转化为成型燃料，涉及资源收集、加工、储运、锅炉燃具制造和服务五大领域，产业链条长，辐射范围广，可以促进农民就业。我们调研的吉林农安县杨树林乡年产5万t秸秆成型燃料示范项目，该项目直接吸纳就业180人，年创造工业产值3 700万元，拉动社会投资3 000万元。吉林是产粮大省，年产秸秆产量4 000万t左右，按照吉林省规划，到2020年前开发秸秆成型燃料300万t（折标煤150万t），按我们调研的示范项目数据推算，吉林秸秆成型颗粒燃料产业的潜在吸纳就业1多万人，直接带动社会投资18亿元，年创造工业产值22.5亿元。如果按我们调研的林农安县杨树林乡年产5万t秸秆成型燃料示范项目数据，即那么吉林400万t需要投资24亿元，每年将创造工业产值30亿元，为企业带来收入3.6亿元。
2.2.2 环境效益和节能减排效果显著
替代农村散煤，环境贡献大。调研的年产5万t颗粒燃料项目，如果其中3万t为易货模式，那么每年直接可为2 300户农民提供1.17万t的易货生物质能源，为农民节省了285万元取暖支出（假如散煤价格为350元/t），直接少用散煤5 800 t。替代2.5万t标煤的煤炭，减少CO2排放6.55万t、SO2排放600 t和NOX排放185 t。
如果吉林易货合同模式的成型颗粒燃料产业规模达到300万t，那每年可为减少煤炭200万t标煤，减少CO2排放390万t、SO2排放3.6万t和NOX排放1.11万t。为农村通过易货模式提供生物质能源70万t，为城市提供商品生物质能230万t，可供热6 000万m2，同时可以解决30万农户炊事和取暖用。
2.2.3 解决了秸秆野外焚烧问题
在调查中农户们反映，过去总为处理多余的秸秆伤脑筋，晚上偷偷摸摸到地里烧秸秆还怕被罚。如今因为秸秆可以免费换秸秆颗粒新能源，还免费给装炉子，所以大伙都愿意把秸秆收集起来送到站上（企业设立的秸秆代换便民服务站）换颗粒。如今全屯没有一户在野外焚烧秸秆，改善了空气质量，家里也干净了。
2.3 企业利益分析
在吉林长春我们还调研了生物质发电企业和传统模式的生物质颗粒燃料企业，通过比较分析发现秸秆颗粒企业有以下几个特点：
2.3.1 降低了企业的运行风险
“易货合同模式”降低了企业的资金成本，锁定了部分市场需求，极大地降低了企业的运行风险。在传统经营模式下，颗粒生产企业的资金占用量较大，是影响企业经营效益的重要因素。例如，一个年产5万t颗粒的企业，一个月收秸秆约5 000 t，每吨270元-300元，需要占用资金至少135万元。由于供暖的季节性及秸秆收集的季节性，必然带来颗粒的消费具有季节性特征，而工业生产是全年连续性的，若以存货2个月秸秆，那么资金占压将超过700万元，由此产生的货款利息对企业来说也是不小的成本增加，势必将直接影响颗粒燃料生产企业的经营效益。“易货合同模式”使颗粒燃料生产企业大大降低了秸秆收集和存货的资金占用及财务费用。
2.3.2 市场竞争能力更强
与生物质发电企业及传统模式生物质颗粒燃料企业相比，易货合同模式的颗粒燃料企业的市场竞争能力更强。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，在电厂上网电价0.75每度电补贴0.346元的前提下，在同等秸秆收购价格的前提下，电厂毛利润是40万元，传统模式颗粒燃料厂的毛利润是1 560万元，易货贸易模式颗粒燃料厂的毛利润是1 850万元，这里生物质颗粒市场价格为750元/t。“易货合同模式”颗粒燃料生产企业的颗粒燃料市场价格盈亏平衡点是655元/t，传统模式的颗粒燃料市场价格盈亏平衡点是710元/t左右。
2.3.3 投资更低，就业和环境效益更显著
与生物质发电企业相比，易货合同模式的颗粒燃料企业，其投资成本更低、吸纳就业和化石能源替代能力更强。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，投资比是1∶0.63。目前具有经济规模的生物质电厂，装机规模3万千瓦，秸秆能源化利用量为25.6万t/a，初始投资在2.1亿元。具有规模经济效益与经济收集半径的生物颗粒企业年产5万t，初始投资3 000万元，与秸秆发电厂秸秆能源化利用量相当的颗粒厂，初始投资1.5亿元只有电厂的 63%。同样规模秸秆能源化利用量的电厂和颗粒燃料厂，就业比是1∶5，化石能源替代率比是1∶4.9。
与生物质发电相比，生物质颗粒燃料的产业链更长。颗粒燃料生产是秸秆利用的中间加工环节，不是最终环节。要实现秸秆的最终利用，还需要有城市供热、发电及农户等最终用户完成，其产业链条包括秸秆收集粉碎、成型加工、炉具和锅炉推广等。而生物质发电厂是通过燃烧直接将秸秆转换为电力送到电网。
3 问题及建议
3.1 秸秆成型颗粒燃料发展中的问题
第一，调研中我们发现，在我国农村能源贫困问题依然存在的大背景下，我国秸秆能源化利用政策较少考虑农民用能问题。从上世纪90年代开始，中国规划了一系列的政策来促进农村能源发展，特别是近年来，国家加大了对农村能源建设的投入，如农村电网改造、农村水电站、小型光伏发电、小型风电发电、农村户用沼气、节能炕、节能炉等的建设，使农村能源利用条件得到了明显改善。但是，我国大多数农村地区，特别是中西部地区农村的能源基础设施落后，能源服务体系不健全，农村能源消费的商品化程度还比较低，能源贫困问题依然突出[3]。所谓能源贫困是指人们缺乏获得足够的便捷的现代能源服务的方法和途径，而长期使用传统生物质燃料（稻秆、薪柴等）的现象。当前，我国农村生活能源中非商品性用能仍然占主导地位，秸秆、薪柴依然是大多数农户炊事取暖的主要燃料。据《中国农村监测报告》数据显示，我国农村60.2%、
约1.61亿户农户仍以柴草为炊事和取暖的燃料。秸秆是重要的生物能源资源，但是在目前无论是生物质发电、还是秸秆颗粒燃料这些商品化能源的发展模式设计，都较少优先考虑解决农民用能问题，这也许是我国长期能源发展战略向城市和工业倾斜的一个折射。据2012年《中国农业统计资料》显示，我国秸秆能源化利用形式主要有秸秆固化成型、秸秆炭化、秸秆沼气集中供气、热解气化集中供气等，其中秸秆热解气化集中供气和秸秆沼气集中供气的用户为29.08万户，占全国农户总数的0.11%；秸秆固化成型和秸秆炭化量382.05万t，占全国非商品化能源生活消费秸秆总量3.4亿t的1%左右。造成这种情况的原因是多方面的，但是如果在秸秆能源发展中，能够结合农村易货贸易习惯、并把生物质能源发展重点放在农村用能上，或许可以探索一条从根本上改善中国农村能源现状的途径。
第二，农民生活能源消费支出习惯不利于秸秆能源化利用。我国农村生活用能支出较低，根据2010年《中国农村住户调查年鉴》的数据显示，户均生活用能支出316.5元/a。特别是吉林省户均生活用能支出只有87元/a，户用煤不足100 kg/a。这些数据从另一个侧面说明，像吉林冬天取暖长达半年的北方省，农村商品能源的缺乏程度。究其原因既有收入水平和能源服务缺失的原因[4]，也有用能习惯的原因。从吉林农村户均生活用能源的统计数据中可以看出，吉林农村多数农户是很少花钱取暖过冬。我们调研的东白_村，有些农民是有能力花钱买煤，取暖过冬。
第三，“易货”秸秆颗粒燃料发展模式尚处初期探索阶段，还存在不少需要解决的问题。一是政府在相关领域缺乏顶层设计，缺少行业标准；扶持政策不到位，用当地能源部门相当负责人的话就是“没有扶在点子上”。二是生产企业装备的技术含量不高，生产工艺、生产流程，以及生物质高效炉具等都有待改善，秸秆颗粒燃料生产过程耗能较高的问题也需要解决；多数生产企业规模小，产业链条不完整，可持续发展能力弱。三是秸秆颗粒燃料新能源“易货合同”模式还不成熟，需要更多企业和农户进行探索实践，也需要得到社会的支持和认同。四是秸秆分散收集成本高，替代大集中燃煤供热的成本高，但在替代小型燃煤锅炉和居民用煤上有价格优势。
3.2 对策建议
由于农林废弃物的采收成本较高，农林废弃物能源化利用的发展潜力受资源条件和经济性的限制，考虑到生物质成型颗粒的能源利用效率明显高于秸秆发电、生物质成型颗粒的易货合同发展模式明显好于传统模式，建议在作物秸秆富集的地区和林业“三剩物”较为集中的地区重点发展生物质成型颗粒燃料，探索我国生物质能源的持续发展模式。
第一，在重点地区开展“易货合同模式”发展生物质颗粒燃料的试点工作，探索一条将农民用能、秸秆能源化利用与秸秆禁烧有机结合起来的新能源发展之路。我国秸秆资源丰富，每年仅玉米秸秆就超过3亿t，其中约1.5亿t的玉米秸秆集中在黑龙江、吉林、河南、河北、山东等五省，这些省份都有发展“易货”秸秆颗粒燃料的资源基础和气候条件。建议在秸秆富裕、冬季时间长的北方省份设立示范项目，探索总结不同地区的“易货”生物质颗粒燃料发展模式。
第二，建议农业部设立国家“农村能源贫困扶助基金”和“农村秸秆能源化利用基金”，重点支持农业省区和农村能源贫困地区发展秸秆颗粒燃料。建议国家相关部门在制定新能源发展政策和节能政策时，适当向秸秆能源化利用倾斜，适当支持农民用秸秆颗粒燃料代替煤炭和薪柴。建议科技部门加大对秸秆收储设备的研发支持力度，加大对生物质成型颗粒燃料生产设备的研发投入，加大对生物持炉具的研发投入。
第三，积极鼓励探索适合农林废弃物能源化利用的各种发展模式。例如，我国农村户用沼气发展中存在许多问题，是否可以通过“易货合同”模式，建立分布式大型沼气发电-有机肥综合利用项目，解决农村用能、用肥问题。
通过调查，我们深切感受到，用“易货合同模式”发展秸秆成型颗粒燃料新能源，可以调动政府、企业和农民三方的积极性，改变农民以柴草为主要炊事取暖能源的现状，让农民用上清洁、高效的生物质能源，是农村能源生产、农村能源消费革命的抓手，它也是解决秸秆野外焚烧的有效手段。
参考文献（References）
[1]赵赫男，陈沫.秸秆：变废为宝须扶持[N].吉林日报，2014-11-26（5）.[Zhao Henan， Chen Mo. Crop Stalks： Switching Waste into Treasure Must Be Supported[N]. Jilin Daily， 2014-11-26（5）.]
[2]佟继良.从禁烧秸秆谈治理雾霾[N].吉林日报，2014-10-29（7）.[Tong Jiliang. Talking about Dealing with Fog and Haze from the Aspect of Crop Stalks Burning Ban[N]. Jilin Daily， 2014-10-29（7）.]
[3]向征.中国农村能源贫困评估及政策建议[D].厦门：厦门大学，2014：17-19，50.[Xiang Zheng.China’s Rural Energy Poverty Assessment and Policy Suggestions[D].Xiamen：Xiamen University，2014：17-19，50.]
生物质燃料的缺点篇4
一、注重基础，把握重点
在中考试题中，对基础知识的考查占绝大多数，这就须要理解和记忆大量的生活中的化学基础知识。生活中的化学知识，从广义角度讲，包含下面四大方面的内容。
1. 化学与能源和资源的利用
这部分必须掌握的知识有：
（1）三大化石燃料的名称、元素组成，及其综合利用；
（2）其他燃料，如氢气、乙醇（俗称酒精）、可燃冰等；
（3）要知道一些新的环保的清洁能源；
（4）其他资源，如水资源、海洋资源、矿产资源等。
例1：（2015年 黑龙江省绥化市）人类社会需要充足的能源、良好的环境。
（1）目前人们使用的燃料大多来自化石燃料，如煤、石油和 等。
（2）随着全球能源使用量的不断增加，人类迫切需要开发新能源，目前正在开发和使用的新能源有 等。
解析：本题难度不大，了解化石燃料的种类、常见的新能源范畴与种类是正确解答本题的关键。
（1）化石燃料的使用虽然会造成大气污染，但是，目前还没有更好的能源能够完全代替化石能源，化石能源还是当今最重要的能源。化石燃料主要是指煤、石油和天然气。
（2）新能源是指无污染、可以持续利用的能源，目前正在开发和使用的新能源有氢能、太阳能、风能、地热能、潮汐能等。
答案：（1）天然气；（2）氢能（或太阳能、风能、核能、地热能、潮汐能等）。
例2：（2015年 吉林省吉林市）从保护环境角度考虑，最理想的燃料是（ ）。
A. 煤 B.汽油 C.氢气 D.天然气
解析：煤燃烧会产生大量的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物等空气污染物，故A选项错误；汽油由石油分馏得到，燃烧会产生大量的二氧化碳，二氧化碳在空气中含量增多会造成“温室效应”，同时也会产生二氧化硫等污染物，故B选项错误；虽然氢气的制取成本高，贮存困难，氢能源还未能得到广泛应用，但是氢气燃烧后产生的是水，不污染环境，且热值高，是人类未来最理想的燃料，故C选项正确；天然气虽然是化石燃料中比较清洁的燃料，但是燃烧会产生大量的二氧化碳，二氧化碳在空气中含量增多会造成“温室效应”，故D选项错误。
答案：C。
2. 常见的化学合成材料
这部分必须掌握的知识有：
（1）知道三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维；
（2）会鉴别有毒和无毒塑料；
（3）会鉴别合成纤维和天然纤维。
例3：（2015年 黑龙江省哈尔滨市）下列物品所使用的主要材料属于合成材料的是（ ）。
A. 玻璃水杯 B. 不锈钢餐具
C. 塑料薄膜 D. 羊毛绒衣
解析：本题主要考查考生对材料问题的理解。常见的材料主要分为以下几种：金属材料、无机非金属材料、有机合成材料（简称合成材料）、复合材料、纳米材料等。有机合成材料必须具备三个特征：人工合成、有机物、高分子。玻璃水杯是由玻璃烧制而成，属于无机非金属材料，故选项A错误；不锈钢餐具是用不锈钢制成的，不锈钢是铁的合金，属于金属材料，故选项B错误；塑料薄膜属于有机合成材料中的塑料，三大合成材料之一，故选项C正确；羊毛绒衣主要由羊毛制成，羊毛属于天然纤维，不属于合成材料，故选项D错误。
答案：C。
例4：（2015年 山东省聊城市）根据你的生活经验和所学的化学知识，判断下列做法不能达到目的是（ ）。
A. 用灼烧闻气味的方法区分羊毛线和棉线
B. 用碳酸氢钠治疗胃酸过多
C. 将燃烧的小木条放入集气瓶内来检验二氧化碳是否集满
D. 用肥皂水涂在蚊虫叮咬处止痒
解析：掌握羊毛与棉纤维的鉴别方法、碳酸氢钠的性质与用途、二氧化碳的验满方法等是正确解答本题的关键。A选项：羊毛线的主要成分是蛋白质，蛋白质燃烧时能产生烧焦羽毛的气味，棉线没有，可以鉴别，故选项说法正确；B选项：碳酸氢钠能与胃酸中的盐酸反应，可用碳酸氢钠治疗胃酸过多，故选项说法正确；C选项：可将燃烧的小木条放入集气瓶口来检验二氧化碳是否集满，但不能伸入瓶中，故选项说法错误；D选项：肥皂水显碱性，能与蚊虫叮咬处的蚁酸反应，可用肥皂水涂在蚊虫叮咬处止痒，故选项说法正确。
答案：C。
3. 化学物质与健康
这部分必须掌握的知识有：
（1）熟记人体必需的六大营养素；
（2）记住钙、碘、铁、锌、氟、硒等元素对人体的作用；
（3）知道常见的危害人体健康的化学物质，如一氧化碳（CO）、甲醛、黄曲霉素、亚硝酸钠、甲醇等。
例5：（2015年 黑龙江省齐齐哈尔市）请你用所学的化学知识回答下列问题：
为了健康，我们要均衡摄入六大营养素，如鸡蛋中富含的营养素是 ；化学元素与人体健康也密切相关，贫血是因为人体中缺 元素造成的；从元素在人体中的含量来说，它属于 元素（填“常量”或“微量”）。
解析：本题难度不大，掌握六大营养素及其食物来源等是正确解答此类题的关键。人体所需六大营养素包括：蛋白质、糖类、油脂、维生素、矿物质（无机盐）和水。其中蛋白质主要来自肉、蛋、奶类等。鸡蛋中富含蛋白质。铁是合成血红蛋白的必要的微量元素，因此缺乏时易患缺铁性贫血。
答案：蛋白质；铁；微量。
例6：（2015年 山东省青岛市）下列与人体的生理活动有关的叙述中，正确的是（ ）
A. 人体无法消化吸收纤维素，所以食物中的纤维素对人体毫无意义
B. 煤气中毒主要是一氧化碳与血红蛋白结合，使血红蛋白失去输氧能力
C. 作为健康饮食的一部分，每人每天都应当通过服用保健品补充各种营养素
D. 低血糖发作时，吃馒头比喝葡萄糖水见效快
解析：化学知识来源于生产、生活，也服务于生产、生活。与人类生产、生活相关的知识历来是考查的热点，特别是食品加工及安全，易燃易爆物的安全知识，化学元素、营养素与人体健康、生活经验或常识等。A选项：食物中的纤维素虽然不能为人体提供能量，但能促进肠道蠕动、吸附排出的有害物质，故选项错误；B选项：煤气中毒主要是由于CO与血红蛋白结合，且一旦结合便很难再分离，使血红蛋白失去输氧的能力，造成中毒，故选项正确；C选项：大部分的营养元素须要从外界摄入，所以我们每天都须要补充各种营养，但不是每天都要服用保健品，故选项错误；D选项：馒头须要经过消化后，才能转化成人体可直接吸收的葡萄糖，所以低血糖发作时，吃馒头比喝葡萄糖水见效快的说法是错误的。
答案：B。
4. 化学与环境
这部分必须掌握的知识有：
（1）知道大气污染的原因与防治方法；
（2）知道水污染的原因与防治方法；
（3）知道白色污染的原因与防治方法。
例7：（2015年 黑龙江省哈尔滨市）汽车方便了人们的出行，氢能源汽车备受人们关注。
（1）目前，多数汽车使用的燃料是汽油或柴油。为减少汽车尾气对空气的污染，可采取使用（或安装） 装置使有害气体转化为无害物质等措施；
（2）氢能源汽车在行驶过程中的能量转化是从
能开始，最终转化为 能。氢能源具有本身无毒、原料来源广、可再生、 等优点（填一点）。
解析：汽油或柴油燃烧不充分会产生大量的有毒物质，污染空气，可以在汽车上安装催化净化装置，将有害气体转化为无害物质，最大限度地降低污染。燃料燃烧都是将燃料的化学能转化为热能，热能最终转化为机械能来驱动汽车行驶。氢气是人类未来最理想的燃料，具有本身无毒、原料来源广、可再生、热值高、燃烧产物为水、污染物少等优点。
答案：（1）催化净化；（2）化学（或氢），机械，燃烧产物是水、不污染空气（或热值高）。
例8：（2015年 辽宁省本溪市）下列关于环境问题与防治措施说法合理的是（ ）。
A. 酸雨――将燃煤锅炉烟囱加高
B. 白色污染――废弃塑料袋焚烧处理
C. 雾霾――减少化石燃料的使用
D. 水体富营养化――禁止使用化肥
解析：本题考查了与环境污染有关的问题，体现了化学知识来源于生产生活，也必须服务于生产生活的理念，而与人类生产生活相关的化学知识正是重要的中考热点之一。A选项：加高烟囱不能减少产生的废气，解决的办法应该是用氢氧化钠溶液等吸收利用，故选项错误；B选项：焚烧塑料会产生大量的有害气体，污染空气，解决的办法可以是少用塑料或使用可降解塑料，故选项错误；C选项：减少化石燃料的使用可以防止雾霾，故选项正确；D选项：大量氮元素、磷元素的使用，会造成水体的富营养化，但不能禁止使用化肥，应合理使用，故选项错误。
答案：C。
二、关注社会热点问题
新课程标准在修订中明确提出要“关注与化学有关的社会热点问题”。因此，在近些年各地的中考试题中，都强化了对与社会热点相关联的知识的考查，通过设置情景来体现化学与社会、生产、生活等方面的广泛联系，体现化学学科的实际应用价值和学科特点。这就要求考生在复习时，注意收集当年所发生的社会热点问题，特别是与本省、本市有关的新闻事件，这些都有可能成为试题的情景。
例9：（2015年 黑龙江省龙东地区）水是最重要的自然资源，也是生命之源。为了社会经济的可持续发展，我们必须爱护水资源，节约用水是每个公民的责任和义务。下列做法属于节约用水的是（ ）。
A. 城市生活废水直接排入河流
B. 农业上合理使用化肥和农药
C. 工业上冷却水循环使用
D. 用水后及时关闭水龙头
解析：人类生存离不开水，水资源是宝贵的，也是短缺的，水资源短缺已经成为全球的热点问题。A选项：城市生活废水直接排入河流会造成河水污染，会破坏水资源，造成水资源的浪费，故选项错误；B选项：农业上合理使用化肥和农药可以防止水污染，但它不是节水措施，故不是答案，此选项是易错选项；C选项：工业上冷却水循环使用可以节约大量的工业用水，故正确；D选项：用水后及时关闭水龙头是我们每个人都可以也是应该做到的，这是生活中常用的节水方法，故正确。
答案：C、D。
例10：（2014年 黑龙江省绥化市）中央电视台播出的《舌尖上的中国》很受观众欢迎，该节目介绍了中国的美食及制作方法。“群众利益无小事，食品安全是大事”，“饮食健康”是人们普遍的生活追求。下列做法正确的是（ ）。
A. 食用“加铁酱油”可以补充铁元素，预防缺铁性贫血
B. 用甲醛溶液浸泡海产品，以防其腐烂
C. 用地沟油炸制油条
D. 在火腿肠中添加工业用盐亚硝酸钠，使其保持肉质鲜美
解析：人体缺铁会引起缺铁性贫血，故A正确；由于甲醛能和蛋白质反应，使蛋白质分解，破坏蛋白质的结构，使其变质，故B错误；地沟油含有毒素，流向江河会造成水体富营养化，一旦食用，则会破坏白血球和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌，故C错误；亚硝酸钠与肉、鱼等食品中的胺类发生反应，形成有强致癌作用的亚硝基化合物，故D错误。
答案：A。
三、重视开放性试题的训练
对于此类题目，因为考生所学的知识有限，所以也只能是浅层次地开放，因此做题时最关键的是要克服畏惧心理，建立自信心。从近些年的中考试题来看，开放性试题大致可以分为三类：（1）条件开放；（2）过程开放；（3）结论开放。开放性试题一般没有统一的标准答案，所以要利用发散性思维进行全方位、多角度的观察和分析，从而得出合理的判定和结论。这类试题大多信息量大，题目新颖，难度在中等以上，用于考查较高层次的能力。其目的在于给学生创造更广阔的思维空间，培养学生发散、创新的思维能力，引导学生灵活运用所学知识，从不同角度探求解决问题的方法。这就要求考生在平时的练习中重视一题多解，不能浅尝辄止。要从基础知识和基本技能入手，从多角度分析问题，以探寻一因多果或一果多因、一题多解或多题一解等。
例11：（2015年 湖南省怀化市）城市生活垃圾的处理是世界性难题。如图是某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理与综合利用的部分工艺流程。
资料：垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2、HCl等有害气体。
据此，回答下列问题：
（1）利用垃圾焚烧产生的 能转变为电能来发电；
（2）为了不污染环境，垃圾焚烧产生的烟气必须通入 性溶液来吸收。（填“酸”或“碱”）；
（3）请你谈谈对“H2”的认识 （任写一点）；
（4）请你对身边的生活垃圾处理提一条合理化建议 。
解析：此题是典型的开放性试题，主要考查常见污染物的来源、危害及治理，物质发生化学变化时的能量变化，氢气的用途和氢能的优缺点，以及生活垃圾的处理问题。（1）垃圾焚烧会放出热量，实际上是内能（或热能）转化为电能。（2）垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2、HCl等有害气体，所以应该用碱性溶液来吸收。（3）氢气是一种清洁、高效的能源，故可以填：是一种清洁能源，但是由于制造成本高，运输、贮存和使用的安全技术有待提高。也可以填：是理想的能源等。此问题的开放度很大，答案合理即可。（4）垃圾是放错了位置的资源，对生活垃圾要分离回收，合理利用，既减轻环境的污染，又能节约资源，故可以填：分类回收，重新利用。
生物质燃料的缺点篇5
关键词：中国；生物质固体成型燃料；产业
0．引言
在农业和林业生产过程中，会产生大量的剩余物。例如，残留在农田内的农作物秸秆，农副产品加工后剩余的稻壳、玉米芯和花生壳等，林业生产过程中残留的树枝、树叶、木屑和木材加工的边角料等。上述农林业生物质资源通常松散地分布在大面积范围内，堆积密度比较低，给收集、运输、储藏和应用带来了一定的困难。
由此，人们提出了生物质固体成型燃料技术，即在一定温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒状的成型燃料。压缩后的成型燃料体积缩小6~8倍，能源密度相当于中质烟煤，提高了运输和贮存能力；燃烧特性明显得到改善，提高了利用效率。
生物质固体成型燃料技术是生物质能开发利用技术的主要发展方向之一，不仅可以为家庭提供炊事、取暖用能，也可以作为工业锅炉和电厂的燃料，替代煤、天然气、燃料油等化石能源，近年来日益受到人们的广泛关注。
1．国外生物质固体成型燃料产业发展经验
2005年，世界生物质固体成型燃料产量已经超过了420万t。其中，美洲地区110万t；欧洲地区300万t，现有大型生物质固体燃料成型厂285个。瑞典生物质颗粒燃料的产量约141.1万t，消费量约171.5万t，位居世界首位，生产的固体颗粒燃料除通过专门运输工具定点供应发电和供热企业外，还以袋装的方式在市场上销售，已经成为许多家庭首选生活用燃料。芬兰的木质生物质颗粒燃料发展始于1998年，原料以木材剩余物（如树皮、木屑、刨花和锯末等）为主，主要来源于木材加工厂，年生产能力达20万t。生物质固体成型燃料也成为全球贸易对象，如加拿大等林业资源丰富的国家具有非常大的生产潜力，而丹麦则是重要的消费国，国际贸易量逐步上升。目前，国外生物质固体成型燃料技术及设备的研发已经趋于成熟，相关标准体系也比较完善，主要以木质生物质为原料生产颗粒燃料，形成了从原料收集、储藏、预处理到生物质固体成型燃料生产、配送和应用的整个产业链的成熟技术体系和产业模式。
针对生物质固体成型燃料的种类、热值、灰分含量、颗粒尺寸和加热系统，各国也分别开发了不同的采暖炉和热水锅炉，而且可以应用配套的自动上料系统。家庭用生物质颗粒燃料炉灶的热效率可达80%以上；为住宅小区、学校大面积供热的生物质锅炉的燃烧效率高达90%以上。
在标准方面，欧盟固体生物质燃料标准化工作始于2000年。欧盟标准化委员会（CEN）委托瑞典标准所（Swedish Standards Institute）组建欧盟固体生物质燃料标准化委员会（CEN/TC 335），开始欧盟固体生物质燃料标准的制定工作。为了尽快服务于市场，CEN/TC 335决定首先制定技术规范（TS），此项工作的主要部分已于2006年完成，已了30个技术规范，分为术语、规格、分类和质量保证；取样和样品准备；物理（或机械）试验；化学试验等5个方面。目前，正在向欧盟标准转化，并着手制定国际（ISO）标准。
2．我国生物质固体成型燃料产业发展的条件
我国生物质固体成型燃料技术的研究开发始于20世纪80年代，已有二十多年的历史，早期主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在着成型筒及螺旋轴磨损严重、寿命较短、电耗大等缺点，导致综合成本较高，发展停滞不前。进入2000年以来，生物质固体成型技术得到明显的进展，成型设备的生产和应用已初步形成了一定的规模。截至2007年底，国内有生物质固体成型燃料生产厂50余处，固体成型燃料生产能力约20万t/a，主要用于农村居民炊事取暖用能、工业锅炉和发电厂的燃料等。
下面，本文将针对政策法规、资源、关键技术和需求等四个方面对我国生物质固体成型燃料产业发展条件进行分析。
2.1政策法规
长期以来，党中央国务院高度重视秸秆能源化利用工作，相继出台了一系列政策法规，鼓励和支持相关产业的发展。《中华人民共和国可再生能源法》第十六条规定“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料”。《可再生能源中长期发展规划》提出，到2010年秸秆固体成型燃料年利用量达到100万t以上；力争到2020年秸秆固体成型燃料年利用量达到5000万t。农业部《农业生物质能产业发展规划》也提出，到2010年，全国建成400个左右秸秆固化成型燃料应用示范点，秸秆固化成型燃料年利用量达到100万t左右；到2015年，秸秆固化成型燃料年利用量达到2000万t左右。《可再生能源产业发展指导目录》认为“生物质固化成型燃料技术”符合可持续发展要求和能源产业发展方向，具有广阔的发展前景，应积极开展技术研发、项目示范和投资建设活动。2008年7月,国务院办公厅了《关于加快推进农作物秸秆综合利用意见的通知》指出，“结合乡村环境整治，积极利用秸秆生物气化（沼气）、热解气化、固化成型及炭化等发展生物质能，逐步改善农村能源结构”。财政部出台了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》，拟采取综合性补助方式，支持从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的企业收集秸秆、生产秸秆能源产品并向市场推广。
2.2 农林生物质资源分析
我国具有丰富的生物质资源。其中，可用于生物质固体成型燃料的资源主要分为农作物秸秆、农产品加工剩余物、林业生物质资源等。现分析如下：
2.2.1 农作物秸秆资源
农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等农作物以后，残留的不能食用的茎、叶等副产品。秸秆资源量与农作物产量、农业生产条件和自然条件等因素有着密切关系。通常根据农作物产量和各种农作物的草谷比，大致估算出各种农作物秸秆的产量。我国是一个农业大国，具有丰富的秸秆资源。初步估算，2006年全国稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类、棉花和油菜等七类主要农作物秸秆理论资源量为5.43亿t（按风干计，含水量约15%），在扣除用作肥料、饲料、以及造纸、建材、编织和养殖食用菌等工副业的生产原料外，可能源化利用资源量约为2.21亿t，折合1.11亿tce。
秸秆作为农作物的副产品，受农作物产量、种植结构、收获方式等因素的影响。根据《全国农业和农村经济十一五规划》，预计到2010年，我国七种主要农作物秸秆理论资源量约6.0亿t，2020年约6.5亿t。在扣除各种用途，并在保障土壤肥力的前提下，预计到2010年我国七种主要农作物秸秆可能源化利用的资源量为1.65亿t，2020年为1.65亿t。可以看出，虽然未来我国秸秆理论资源量将有所上升，但随着畜牧业等竞争性行业的发展，可用于能源化利用的七种主要农作物秸秆资源将长期保持在1.6亿t左右。
2.2.2农产品加工剩余物
农产品在初加工过程中产生的副产品主要包括稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣等。稻壳占稻谷重量的20%，玉米芯约占穗重的20%，花生壳约占花生重量的35%，甘蔗渣是蔗糖加工业的主要废弃物，蔗糖与蔗渣各占50%。目前，上述副产品的年产量约1.3亿t，折合0.65亿tce。
2.2.3林业“三剩物”
林业“三剩物”主要包括采伐剩余物、造材剩余物、木材加工剩余物。根据对各大林区采伐地的抽样调查，采伐、造材剩余物（包括树干梢头、枝桠和树叶）约占林木生物量的40%。根据国务院批准的“十一五”期间森林采伐限额，全国每年限额采伐指标为2.5亿m3，可产生采伐、造材剩余物约1.1亿t（含水量约50%），折合干重约5500万t。根据对木材加工厂的抽样调查，综合考虑各地的实际情况，估计木材加工剩余物数量约占原木的34.4%，因此可推算出全国木材加工剩余物约为3207.9万m3，换算重量为2887.1万t（含水量约40%），折合干重约1700万t。
2.3产业化关键技术评价
2.3.1 固体成型技术
生物质固体成型技术主要分为压模辊压式成型机、活塞式成型机和螺旋挤压式成型机等几种形式。其中，压模辊压式成型机分为环模压辊成型机和平模颗粒成型机等。活塞冲压式成型机按驱动动力不同可分为机械活塞式成型机和液压驱动活塞式成型机两种类型。各类固体成型技术综合比较见表1。
目前，我国生物质固体成型的关键技术已取得突破，特别是压模辊压式成型技术，已经达到国际同类产品先进水平，有效地解决了功率大、生产效率低、成型部件磨损严重、寿命短等问题，并已实行商业化。农业部规划设计研究院和北京盛昌绿能科技有限公司联合研发的生物质固体成型燃料加工工艺与成套设备，生产率≥2.0 t/h，成型率≥95%，颗粒密度1.0～1.2 t/m3。系统运行稳定，物料适应性好，主要技术经济指标居国内领先水平，成套设备达到国际同类产品先进水平。利用该技术工艺和设备已在北京市大兴区建成了年产2万t的生物质固体成型燃料生产线并投产运行。
2.3.2 原料“收、储、运”模式
农作物秸秆通常松散地分散在大面积范围内，面广量大，涉及到千家万户，这给秸秆收购和能源化利用带来了困难。经过探索和尝试，各地因地制宜，形成了“农户+秸秆经纪人+企业”、“农户+企业+政府”等各具特色的秸秆收、储、运模式。
2.3.3 生物质固体成型燃料热利用设备
生物质固体成型燃料密度为0.8～1.2 t/m3，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民、工业锅炉及发电厂提供优质能源。固体成型燃料主要利用设备为生物质固体成型燃料炊事炉、采暖炉、炊事取暖两用炉、工业锅炉等专用燃烧设备，多采用反烧、双层炉排以及半气化燃烧等方式，也取得了一定进展，开发了各具特色的燃烧设备，并在当地进行了推广。也可以通过简单改造，将现有的燃煤工业锅炉改为燃生物质固体成型燃料。
2.4 需求分析
生物质固体成型燃料适用于农村居民炊事和采暖用能，大中城市工业锅炉、发电和热电联产等。
我国地域广阔，各地气候条件差别非常之大，主要采暖区域为严寒和寒冷地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山东，山西，河南、内蒙古，陕西，宁夏，甘肃，青海，新疆，等省区，人口约占全国总人口的三分之一。采暖燃料主要为秸秆、薪柴和煤，采暖设备主要为炕连灶和煤炉等，存在着浪费燃料和严重污染环境等问题。生物质固体成型燃料可为农村家庭提供室内取暖燃料，未来发展潜力巨大。考虑资源的可获得性，应重点在粮食主产区发展生物质固体成型燃料产业。
随着国家节能减排政策的实施，大中城市取缔燃煤的工业锅炉将成为必然。但如果改用燃油或天然气，则运行成本较高，长期使用难以为继。因此，将燃煤锅炉改造为燃生物质固体成型燃料锅炉则是一个可行的选择。例如，2.3.2 原料“收、储、运”模式
农作物秸秆通常松散地分散在大面积范围内，面广量大，涉及到千家万户，这给秸秆收购和能源化利用带来了困难。经过探索和尝试，各地因地制宜，形成了“农户+秸秆经纪人+企业”、“农户+企业+政府”等各具特色的秸秆收、储、运模式。
2.3.3 生物质固体成型燃料热利用设备
生物质固体成型燃料密度为0.8~1.2 t/m3，能源密度相当于中质烟煤，使用时火力持久，炉膛温度高，燃烧特性明显得到了改善，可为农村居民、工业锅炉及发电厂提供优质能源。固体成型燃料主要利用设备为生物质固体成型燃料炊事炉、采暖炉、炊事取暖两用炉、工业锅炉等专用燃烧设备，多采用反烧、双层炉排以及半气化燃烧等方式，也取得了一定进展，开发了各具特色的燃烧设备，并在当地进行了推广。也可以通过简单改造，将现有的燃煤工业锅炉改为燃生物质固体成型燃料。
2.4 需求分析
生物质固体成型燃料适用于农村居民炊事和采暖用能，大中城市工业锅炉、发电和热电联产等。
我国地域广阔，各地气候条件差别非常之大，主要采暖区域为严寒和寒冷地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山东，山西，河南、内蒙古，陕西，宁夏，甘肃，青海，新疆，等省区，人口约占全国总人口的三分之一。采暖燃料主要为秸秆、薪柴和煤，采暖设备主要为炕连灶和煤炉等，存在着浪费燃料和严重污染环境等问题。生物质固体成型燃料可为农村家庭提供室内取暖燃料，未来发展潜力巨大。考虑资源的可获得性，应重点在粮食主产区发展生物质固体成型燃料产业。
随着国家节能减排政策的实施，大中城市取缔燃煤的工业锅炉将成为必然。但如果改用燃油或天然气，则运行成本较高，长期使用难以为继。因此，将燃煤锅炉改造为燃生物质固体成型燃料锅炉则是一个可行的选择。例如，2007年6月沈阳市环保局出台了《关于推广生物质燃料及配套炉具的通知》，支持将原有的燃煤锅炉改造为生物质固体成型燃料锅炉。据悉，哈尔滨市和保定市也分别了类似的文件。另外，生物质固体成型燃料也可以用于发电或热电联产。
木质颗粒燃料具有燃烧效率高、自动化程度高、清洁卫生等优点，适合于别墅壁炉等高端人群的冬季采暖，也是未来一个应用方向。
3．存在的主要问题和建议
3.1 完善财政补贴政策
如前所述，财政部已经出台了《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》，支持秸秆能源化利用的企业。但是，该办法要求申请补助资金的企业必须满足注册资本在1000万元以上、年消耗秸秆量在1万吨以上等两项条件。这无疑提高了申请补贴的门槛，使大多数秸秆固体成型燃料生产企业无法享受到国家的补贴政策。建议在试点示范的基础上，修改补贴标准和办法，争取将大多数项目纳入补贴范围。
3.2 加强技术研发
目前，我国生物质固体成型燃料利用过程中仍然存在诸多问题，包括农作物秸秆的收集、储运技术体系不完善，机械化水平低；成型设备机组可靠性能较差，模具磨损严重、使用寿命短，维修和更换不便，导致设备不能连续生产，故障率较高，维修频繁，只能断续小量生产；设备能耗过高；设备系统配合协调能力差，运行不稳定，目前的国内生物质成型机多为低产率的单机生产，没有形成配套的生产线；成型设备的原料适应能力差，不同的成型设备对适用原料类型、粒度和含水率要求各不相同；对秸秆燃烧过程中结渣、腐蚀等问题缺乏足够的重视，配套燃烧设备亟待完善；相关标准缺乏；缺乏成熟的运行模式可供借鉴；没有建立科学完善的服务管理体系等，如图1所示。
生物质固体成型技术的推广使用，有赖于成型设备及专用炉具生产的规模化。要通过试点工程，逐步完善现有技术，实现设备生产规模化、产业化，形成完善的设备生产、产品配送体系，在生产实践中提高并考验生物质固体成型技术的可靠性和经济性，有效降低生物质固体成型燃料的生产成本；着重从机组运行可靠性、易损件使用寿命、维修方便性、降低能耗等方面进行研发，努力降低造价，使成型机和炉具以及成型燃料尽快进入商业化阶段。
3.3 示范先行，多种模式探索
我国幅员辽阔，各地区的气候特点、资源禀赋和经济发展水平差异很大。生物质固体成型燃料技术及运行模式需要在不同地区进行技术适用性、工程应用模式以及综合配套技术的完善。建议在全国的典型地区对不同原料、不同用途、不同运行模式的秸秆固体成型燃料技术进行试点，验证工艺和设备的可靠性、可行性及适用性，为下一步大面积推广提供技术支持和管理经验。
3.4 尽快出台国家或行业标准
我国已制订了GB/T17664－1999木炭和木炭试验方法、NY/T12―1985生物质燃料发热量测试方法、NY/T8―2006民用柴炉、柴灶热性能试验方法、NY/T1001―2006民用省柴节煤灶、炉、炕技术条件、GB/T 21923―2008 固体生物质燃料检测通则等国家或农业行业标准。其中，《固体生物质燃料检测通则》在术语、定义、分类和特性信息上完全参考了欧盟标准，并不符合我国国情。
生物质燃料的缺点篇6
关键词： 燃料乙醇 新能源 经济效益
目前，全球气候逐渐变暖，煤、石油、天然气等化石能源日渐消耗，从而引发了世界对可再生并对环境污染少的新型能源的深刻思考。诸如中国、巴西、美国、加拿大等国正在积极开发和利用生物质燃料乙醇。但如果一直采用大量粮食生产燃料乙醇，必然会造成人类缺粮、缺地等生活隐患，所以走“非粮”路线必然是正确道路。再者地球纤维素的贮量丰富，其能量来自太阳，取之不尽，用之不竭。
一、国内外燃料乙醇的发展现状
目前，随着石油价格的飞涨，环境污染与能源短缺问题日渐突出，化石能源日益枯竭，燃料乙醇便应运而生，并逐渐形成了一个产业，一些农产品丰富的国家正大力发展燃料乙醇的供应市场。巴西早在1981年就颁布法令规定全国销售的汽油必须添加燃料乙醇，成为世界上唯一不用纯汽油作为汽车燃料的国家。经过几十年的发展，巴西用占全国面积1.5%的国土面积，解决了全国超过一半的非柴油车用燃料的供应。美国自1992年起就开始推广燃料乙醇汽油，目前已经成为燃料乙醇年产量最大的国家，年产近4000万吨。加拿大从1981年起在汽油中添加乙醇，到2003年，加联邦政府宣布实施加拿大燃料乙醇的生产和利用，并拨巨款直接用于魁省等4个省的燃料乙醇商业化项目。欧盟每年约生产176万吨酒精。1997年只有5.6%用于燃料。1994年欧盟通过决议，给生物燃料生产工厂予以免税。并在2010年使燃料乙醇的比例达到12%。因此一些后续的国家如荷兰、瑞典和西班牙也出台了生物燃料计划。泰国是亚洲第一个由政府开展全国生物燃料项目的国家。在短短的几年时间内，泰国成功地开展了燃料乙醇项目。这些项目提供了利用过剩的食用农产品的途径，对提高泰国农村几百万农民的生活水平起到了积极作用。印度是仅次于中国的亚洲第二大乙醇生产国，设计的年生产能力约为200万吨，并准备效法巴西推出“乙醇汽油计划”。
我国是继巴西、美国之后全球第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。受化石能源枯竭和环境保护双重压力的影响，中国生物质能源产业的发展再一次被提到战略性新兴产业的位置上来，尤其是在我国已经形成了初步规模的燃料乙醇产业，更是受到格外关注。我国燃料乙醇市场格局是2002年形成的，2006年以后的几年时间里，燃料乙醇已经在国内更多地区推广。到2010年底，燃料乙醇消费量占全国汽油消费量的比例，已经由过去不足20％上升到50％以上。同时我国也将采取各种措施来增加燃料乙醇的产量。可见，燃料乙醇行业发展前景光明，具有相当的投资潜力。
二、燃料乙醇的概述
1.燃料乙醇的含义
乙醇俗称酒精，它以玉米、小麦、薯类、甜高粱等为原料，经发酵、蒸馏而制成。将乙醇进一步脱水再加上适量汽油后形成变性燃料乙醇。燃料乙醇中的无水乙醇体积浓度一般都达到99.5%以上，它是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成。
燃料乙醇再添加变性后，与无铅汽油按一定比例混配成的乙醇汽油，是一种新型绿色环保型燃料。当乙醇混配比例在25%以内时，燃料可保持其原有动力性。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。它不影响汽车的行驶性能，还可以减少有害气体的排放量。更重要的是，乙醇是太阳能的一种表现形式，在整个自然界大系统中，乙醇的生产和消费过程可形成无污染的闭路循环。
2.燃料乙醇的使用方法
乙醇既是一种化工基本原料，又是一种新能源。尽管目前已经有着广泛的用途，但仍是传统观念的市场范围。其现在的使用方法主要有两种：一种以乙醇为汽油的“含氧添加剂”，这也是美国使用燃料乙醇的基本方法；二是用乙醇代替汽油，这是巴西较普遍采用的方法。未来乙醇作为基础产业的市场方向将主要体现在三个方面：一是车用燃料，主要是乙醇汽油和乙醇柴油。这就是我们传统所说的燃料乙醇市场，也是近期的（10年内）容量相对于以后较小的市场（在我国约1000万吨/年）。二是作为燃料电池的燃料。在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑，以及新一代燃料电池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是乙醇的中期市场（10―20年内）。乙醇目前已被确定为安全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新型电池燃料30―40%的市场。市场容量至少是近期市场的5倍以上（主要是纤维原料乙醇）；三是乙醇将成为支撑现在以乙烯为原料的石化工业的基础原料。在未来二十年左右的时间内，由于石油资源的日趋紧张，再加上纤维质原料乙醇生产的大规模工业化，成本相对于石油原料已具可竞争性，乙醇将顺理成章地进入石化基础原料领域（如乙烯原料市场），很可能将最终取而代之。如果要做一个形象而夸张的比喻的话，二十世纪后半叶国际石油大亨的形象将在二十一世纪中叶为“酒精考验”的乙醇大亨所替代。
3.燃料乙醇的特点
（1）可作为新的燃料替代品。
乙醇作为新的燃料替代品，可直接作为液体燃料，也可用于生产生物质燃料乙醇的主要原料来源或者同汽油混合使用，减少对不可再生能源――石油的依赖，保障国家能源的安全。
（2）辛烷值高，抗爆性能好。
作为汽油添加剂，可提高汽油的辛烷值。通常车用汽油的辛烷值一般要求为90、93或97，乙醇的辛烷值可达到111，所以向汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值，且乙醇对烷烃类汽油组分（烷基化油、轻石脑油）辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组分（催化裂化汽油）和芳烃类汽油组分（催化重整汽油），添加乙醇还可以较为有效地提高汽油的抗爆性。
（3）减少矿物燃料的应用，以及对大气的污染。
乙醇的氧含量高达34.7%，乙醇可以按较甲基叔丁基醚（MTBE）更少的添加量加入汽油中。汽油中添加7.7%乙醇，氧含量达到2.7%；如添加10%乙醇，氧含量可以达到3.5%。所以加入乙醇可帮助汽油完全燃烧，以减少对大气的污染。使用燃料乙醇取代四乙基铅作为汽油添加剂，可消除空气中铅的污染；取代MTBE，可避免对地下水和空气的污染。另外，除了提高汽油的辛烷值和含氧量，使用乙醇汽油可以有效降低汽车尾气对环境的污染，降低碳氢化合物和氮的氧化物的排放量。
（4）可再生能源。
若采用雅津甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇，其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2，在数量上基本持平。这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。
三、燃料乙醇的生产工艺
目前，燃料乙醇的生产方法有合成法和生物法两种。由于近年来原油资源短缺及乙烯价格上升，所以合成法逐渐被生物法所取代。
生物法生产燃料乙醇大部分是以甘蔗、玉米、薯类和植物秸秆等农产品或农林废弃物为原料经酶解糖化发酵制造的，其生产工艺有酶解法、酸水解法及一步酶法等。其生产工艺与食用乙醇的生产工艺基本相同，有所不同的是需要增加浓缩脱水后处理工艺，使乙醇的含量达到99.5%以上。脱水后制成的燃料乙醇再加入少量的变性剂就成为变性燃料乙醇，与汽油按一定比例调和就成为车用乙醇汽油。合成法是用纤维素、半纤维素、木素及其它生物体有机物，经过热解合成气（H2，CO），化学或酶催化或微生物发酵而合成乙醇。
在某些方面，化学法好比西药，强烈、见效快，生物法好比中药，温和、见效慢。两种方法“各有千秋”，其制约因素是成本和高效、廉价催化剂、酶和合适微生物的开发等关键技术。生物法具有选择性、活性好、反应条件温和等优点，但原料利用率低、反应时间长、产物浓度低及酶、微生物活性易受影响且纤维素降解和单糖转化所需酶、微生物适用于不同反应条件，不能很好耦合。而化学法具有原料利用率高、反应时间短、催化剂构成简单、没有严格反应条件限制等优点，但为高温、高压过程，对设备要求高。
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四、燃料乙醇的经济效益
生物质直接燃烧热效率很低，只有10％左右，而将它们转化成气体或液体燃料（甲烷、氢气、乙醇、丁醇、柴油等）热效率可达30％以上，缓解了人类面临的资源、能源、环境等一系列问题。其次，乙醇燃烧值仅为汽油2/3，但分子中含氧，用作汽油添加剂抗暴性能好、低排放，可提高其辛烷值2―3倍，还能使汽车动力性能增加等。
据推算，平均每3.3吨玉米可生产1吨燃料乙醇，而且生产只是利用玉米种的淀粉，玉米种的其他部分仍可综合利用。如生产优质的药用添加剂、食品添加剂、专用饲料和农业复合肥等产品，由此可见燃料乙醇的生产成本比较低。巴西以甘蔗为原料生产燃料乙醇，成本价为每升0.2美元。美国以玉米为原料生产燃料乙醇，成本价为每升0.33美元。而且如谷物茎秆、稻草和木屑等废料也可用来生产燃料乙醇，这样就大大降低了燃料乙醇的生产成本。
除此之外，燃料乙醇还有一些明显的关联经济效应。一方面，燃料乙醇有巨大的环保效应，这可以大大降低城市处理空气污染的费用。另一方面，对于石化行业发展来说，燃料乙醇具有巨大的需求又是十分有利的。燃料乙醇的辛烷值是非常高的，可以提高油品质量和辛烷值。
五、燃料乙醇的发展前景和展望
燃料乙醇的生产正在由传统的粮食酿造向生物加工过渡，所以它的发展前景是十分广阔的。美国能源部资助用生物质废料生产燃料乙醇的技术开发，美国每年生产约2.8×108T的生物质废料。如谷物茎秆、稻草和木屑等，开发将生物质废料转化为乙醇是生物质制乙醇工业持续发展的关键，美国Novozymes公司和NREL合作研发了将生物质（如玉米秸秆）中的纤维素转化成葡萄糖，再发酵成燃料乙醇，这大大降低了燃料乙醇的生产成本。加拿大IOGEN公司与加拿大石油公司合作投产了世界上最大的，也是迄今唯一的用纤维素废料生产乙醇的装置，每年可将12000―15000T小麦等其他谷物茎秆转化为3×106―4×106T燃料乙醇。这也将燃料乙醇的生产成本价降到了1.1美元/加仑，预计未来可减少到90美分/加仑。
我国由天冠集团和山东大学联合攻关的纤维素酶科项目中试发酵试验表明，酶活力及生产成本达到国内领先水平。该项目利用酶解法生产纤维素乙醇，具有反应条件温和、环境污染小、装置简单等优点。采用当今流行的液体深层通风发酵培养，通过诱发育种和基因工程等方法，从提高酶活性降低生产成本着手，利用经济实用的秸秆类物质作原料，使酶的发酵水平显著提高，可望经过后续处理进行规模化生产。
燃料乙醇作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合中国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在中国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益，成为普通汽油与柴油的替代品。燃料乙醇作为推动农业产业化的战略产业，必须依靠科技进步。在吸收国外成果和经济的基础上，加强燃料乙醇生产新技术研究、开发和副产物深度加工研究工作。
近年来，石油等矿物质日渐枯竭，油价进一步上涨，使燃料乙醇发展更重要，而且使燃料乙醇的价格有一定的上升空间。随着石油等矿物质的枯竭与油价的大幅上升，以乙醇等能代替矿物质能源的新型能源供应多元化战略已成为国家能源政治的一个方向。
参考文献：
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注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
生物质燃料的缺点篇7
关键词 水果烘干；生物质能源；热风炉；新疆
中图分类号 TS255.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0233-02
Abstract Fruit drying is the work with high energy consumption and high pollution coefficient.Biomass energy is a kind of renewable energy with low carbon and environmental protection，it has great application potential in Xinjiang fruit drying.This paper calculated energy contents of main crops straw of Xinjiang in 2014，analyzed the prospect of energy saving and emission reduction in fruit drying，pointed out that should make full use of biomass fuels with low cost，low pollution characteristics，develop biomass hot blast stove.At the same time，promoted to develop fruit drying room which taking methane，rice husk gas as source，in order to promote the application of biomass energy in fruit drying.
Key words fruit drying；biomass energy；hot blast stove；Xinjiang
新疆维吾尔自治区是我国最大的水果和干果生产区域，2014年新疆水果种植面积达到9.51万hm2，水果总产量已超过858.61万t，其中葡萄产量231.61万t，红枣产量257.46万t、杏产量128.16万t，@些水果通过热风干燥设备制成干果，大大提高了当地果农的收入[1]。随着国家购机补贴政策的实施和补贴力度的增加，目前新疆各地区（特别是南疆地区）水果烘干从人工晾晒为主逐渐转为热风烘干房烘干为主。水果烘干是林果业生产中的高耗能作业，近几年热风烘干房烘干方式达到了一定的规模，而烘干房热风烘干主要热源是煤，热效率低，能源消耗大。水果加工率按30%计算[1]，每年机械化干燥的水果约有257.83万t。研究资料表明，每干燥1 t农副产品需耗标准煤0.08 t[2]，
仅水果烘干一项就需耗用标准煤20.63万t左右，且随着水果机械化干燥需求的进一步增大，耗煤量还会不断增加。同时，水果烘干也是高污染作业，按照目前我国化石能源的污染物排放系数[3]，消耗20.63 万t标准煤会排放CO2约55万t、SO2 0.20万t、NOX 0.25万t和烟尘0.05万t，这些污染物一般直接排入大气，对环境造成严重污染[4]。
当前，我国正面临能源紧缺与环境污染的双重压力，在此背景下，如何实现节能环保的水果烘干已成为我国农业生产的重要议题。因此，选择与研发新型高效清洁的水果烘干能源燃料已迫在眉睫。
1 生物质能源简述
生物质包括木材及森林工业废物、农业废物、城市及工业有机废物、水生植物、畜禽废物及能源作物等多种形式的有机物质。生物质能源则指利用上述生物质作为原料生产出的各种形式的能源，其来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固、液、气态燃料。利用生物质能可以减少人类对大气的污染，减少碳排放，使废物再次循环利用。新疆维吾尔自治区生物质能源资源丰富，发展前景广阔，在国家补贴政策的扶持下，生物质能源用在水果烘干中具有深远意义。
生物质能作为煤炭和石油的替代能源，具有以下几个方面的典型特征：一是可再生性。生物质能由于通过植物的光合作用，不仅资源丰富，而且可以循环利用。二是低污染性。生物质能CO2净排放量近似为0，可有效减轻温室效应。三是广泛分布性。生物质能分布空间巨大，可代替传统能源使用。四是可存储性与替代性。生物质能是有机资源，可以对于资源本身或其液体或气体燃料产品进行存储。基于上述特点，生物质能今后发展空间巨大，在生态环境保护方面其比煤炭等化石燃料具有更大的优越性，可为缓解地球环境压力做出突出贡献。
2 新疆水果烘干燃料使用现状
新疆水果的干制最初主要以自然晾晒为主，其受天气因素的影响较大，如果遭遇阴雨连绵天气，则会有大量烂果、霉变等情况发生，且在晾晒过程中容易受到沙尘或微生物污染，在一定程度上存在食品安全隐患。为了加快水果的制干速度，提高干果质量，减少污染，新疆各水果主要产区纷纷建起了以煤为燃料的热风烘干房。虽然热风烘干房形式多种多样，但烘干原理基本相同。目前，在新疆水果热风烘干房广泛使用燃煤热风炉。从表1可看出，燃煤热风炉存在热效率不高、设备投资大、使用寿命短、污染程度大等缺点。针对燃煤价格的不断高涨以及国家对生态环境问题特别重视，在这种情况下，改造水果热风烘干房原有的燃煤热风炉为成本低、环保且无污染和在新疆燃料来源广的生物质热风炉，真正能做到节能、环保、高效益和安全。在节能减排及经济性上，生物质热风炉比燃煤、燃油热风炉更具优势。
3 新疆生物质能源资源
生物质能源的资源来源非常广泛，主要包括农业生物质资源、林业生物质资源、 城市有机垃圾资源等。新疆是一个农业大区，有丰富的农业生物质资源。根据《新疆统计年鉴2015》的作物产量，本文对新疆维吾尔自治区2014年农业生物质资源（即农作物秸秆资源）进行计算，计算得出了新疆维吾尔自治区2014年秸秆所能提供的能量为1 691 290.84万t标准煤（表2）。
4 前景与展望
随着新疆水果种植面积的不断增加，水果加工需求量的增大，以煤为主要能源的水果烘房数量越来越多，所面临的节能减排压力更加迫切。新疆生物质能源相当丰富，用生物质燃料为水果烘干提供热源有广阔的应用前景，同时也是一条可持续发展之路。虽然很多果农和政府部门意识到生物质能源在水果烘干上运 用的重要性，但现有技术落后，科研创新不够，同时缺乏相关的政策、法规做政策指导，新疆生物质能源烘干水果还有很长的路要走。要充分发挥生物质燃料低成本、低污染的特点，加强燃农作物秸秆热风炉的研究，换用更加高效的换热器，在减排的同时提高热效率。加强以沼气、稻壳煤气等丰富生物质燃气作为气源，研发各种规格的生物质燃气水果烘干房，促进农村生态环境的发展[6]。
5 参考文献
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生物质燃料的缺点篇8
关键词：代用燃料；粘温特性；蒸馏特性
中图分类号：TK421*.7 文献标识码：A
The Comparative Study of Physical and Chemical Properties of the Three Kinds of Alternative Fuels and Diesel
SunGuiping，ZhangYongliang，Zhaoxin，LinChaoqun，ZhangXuemin
（China Agricultural University， Beijing 100083）
Abstract： In this paper， based on the main physical and chemical characteristics of three kinds of alternative fuels （illegal cooking oil， DME， biodiesel ） and diesel ，their daily requirements and the engine combustion are analyzed . The density、solidifying point and flash point of the three kinds of alternative fuels and diesel are measured， the different requirements of its daily use are compared. Doing experiments of viscosity and distillation are due to study the difference of viscosity characteristic and distillation characteristic， numerical analysis is used based on the results of viscosity experiments. Experience formula is applied to calculate the surface tension of each fuel and its impact on the engine combustion is analyzed.
Key Words： Alternative fuels； Viscosity Characteristic； Distillation Characteristic
0引言
随着我国经济的发展，对能源的需求也越来越大。受资源的限制，2011年我国原油进口数量达2.5亿吨。汽车工业是我国的支柱产业，进入21世纪后得到了飞速发展，汽车保有量不断增长，但我国石油短缺、最终能源枯竭又是不争的事实。一方面是汽车工业的迅速发展，另一方面是能源紧缺，因此开发代用燃料成为解决当前经济的不断发展和能源危机的重要途径之一[1]。因此寻找合适的车用燃料替代品，对于补充我国能源总量的不足，促进汽车工业的发展有重大意义[2]。1
有关研究表明，目前比较有前途的石油替代燃料包括：气态烃、醇类（甲醇、乙醇）、DME、生物柴油、地沟油等[2]。本文选取3种代用燃料（地沟油、DME、生物柴油）与柴油的主要理化特性进行对比，分析其未来的应用前景。
1 试验简介
1.1 试验装置和方法
采用闭口闪点测定器，按照SH/T0315-92《闭口闪点测定器技术条件》进行燃料闪点的测定；采用低温油品凝点试验仪器，按照GB/T510《石油产品凝点测定法》进行燃料凝点的测定；采用GB265型石油产品运动粘度测定仪，按照GB/T265试验方法进行燃料粘温特性试验；采用石油产品蒸馏试验器，按照GB/T6536《石油产品蒸馏测定法》规定的试验方法进行燃料蒸馏特性试验。
1.2 实验材料
石化石油、地沟油、DME、生物柴油。其中，石化柴油为市售0#柴油；地沟油、DME和生物柴油是由国内某生物质有限公司提供，DME在常温常压下呈液态，是二甲醚的混合液体，生物柴油以豆油为原料。
2 3种代用燃料与柴油的概述
地沟油泛指在生活中存在的各种劣质油，如今不法商贩将其简单的的加工后用作食用油，给人们的身心带来极大的伤害。而将地沟油合理利用，可以生产生物柴油、发酵成为乙醇和沼气等，荷兰还使地沟油为飞机提供燃料成为现实。因此，地沟油替代柴油成为车用燃料，有很广泛的应用前景。
DME的制备原料来源广泛，装机生产能力已有很大的发展。DME的理化性质与柴油很相似，实验测得十六烷值和低热值分别是40.1和42.65，与柴油基本相同，有优良的燃烧性能，且现有的发动机基础结构都完全适用于DME。将其作为车用燃料，碳烟和微粒排放为零，氮氧化物、一氧化碳等有害物的排放也得到很大程度的改善。
生物柴油是通过植物油与醇类进行酯化反应得到的，可实现工业化大量生产。其作为代用燃料，含氧和高十六烷值使得燃烧更充分，可降低尾气中有害气体的排放。同时燃烧过程中产生的二氧化碳与其原料生产过程中吸收大气中的二氧化碳基本平衡，是真正的绿色代用燃料。
3 3种代用燃料与柴油的理化性质
代用燃料要替代柴油，必须具备与石化柴油相近的一些性质，其质量评价标准包括：密度、凝点、闪点、粘温特性、蒸馏特性、表面张力、十六烷值、热值等等，仅对发动机性能影响较大的几项指标予以讨论，其理化特性比较见表1.
3.1 凝点
凝点是衡量燃油低温性能的重要指标，可用于估计燃油不经预热即可输送的最低温度，有很重要的现实意义。同时柴油的低温流动性较差，使得凝点成为柴油使用的重要评判标准。由于燃料是多种烃类的复杂混合物，而每一种烃类的凝点都不同，因此燃料的凝点只是一个近似的温度。
DME、生物柴油和柴油，实验测得凝点分别是-54℃、-30℃、-25℃，表明DME和生物柴油可以很好地补偿柴油较差的低温流动性，使得柴油发动机可以保持比较好的低温使用性能；而地沟油的凝点只有-3.5℃，表明其对发动机的使用环境要求较高，适应性较差。
3.2 闪点
闪点是燃油雾化和蒸发性的评价指标，也是可燃性液体安定性的评价指标。闪点越低，燃油的雾化、蒸发性越强，发动机工作越粗暴，储存、运输越不安全。
地沟油、DME、生物柴油和柴油，实验测得闪点分别是60℃、52℃、58℃、50℃，表明3种代用燃料的闪点都较柴油有一定的提高，它们的使用安全性更好，因此在生产、储存和使用过程中，更安全可靠。
3.3粘度
粘度是用来表征液体性质相关的阻力因子，其对燃油在发动机内的雾化质量及燃烧情况有重要影响，是评价发动机燃油的一个重要指标。燃油粘度过大，喷油嘴喷出的油滴颗粒大且不均匀，雾化效果不好，与空气混合不充分，导致燃烧不彻底。而粘度过小，会影响油泵、油嘴的，增加柱塞的磨损。
粘温特性是指燃料的粘度随温度变化而变化的关系，反映了燃油的一个重要品质。本文对地沟油、DME、生物柴油和柴油，在20～100℃的温度范围内，进行粘温特性试验，得到3种代用燃料和柴油粘温特性对比如图1所示。
由图1可以看出，随着温度升高，3种代用燃料的粘度值逐渐下降，与柴油的粘温特性保持一致。柴油和DME的粘度受温度影响较小，粘温特性曲线较为平缓，而地沟油和生物柴油的粘度受温度影响较大，粘温特性曲线较为陡峭。
与柴油相比，DME在2℃的粘度值减小了12.60%，但40℃-100℃温度范围内，两种燃料的粘度值差值很小，最大为7.24%，表明DME与柴油的粘温特性有很好的一致性。大约60℃左右，生物柴油的粘度值大于柴油，但随着温度升高，差值越来越小，60℃-100℃，生物柴油的粘度值迅速下降了64.95%，远小于柴油的粘度，且两种燃料的差值随温度升高越来越大，最大差值较柴油减少了44.75%，表明高温环境下生物柴油的粘度下降较大，高温下对供油系统偶件（柱塞、柱塞套，出油阀、出油阀座，针阀、针阀体）的效果会变差，容易发生早期磨损，影响发动机的使用可靠性[6]。地沟油的粘度远大于柴油，在20℃时较柴油粘度增加了73.88%，表明其雾化质量较差，燃烧不充分，热效率低；且排气污染增加，不利于环境保护[7]；若要替代柴油成为车用燃料，需要适当的添加剂来降低其粘度值以改善雾化质量[8]。
由图1中4种燃料粘温特性数据，应用数值分析的最小二乘法分析其粘温特性。回归公式如式（1）-（4）所示。
对于柴油：
υ=0.0003X2-0.0700X+4.8798 （1）
对于DME：
υ=0.0003X2-0.0476X+4.0336 （2）
对于生物油：
υ=0.0006X2-0.0814X+5.6875 （3）
对于地沟油：
υ=0.0003X2-0.1306X+8.5805 （4）
式中，υ为混合燃料的粘度，单位是mm/s，X为摄氏温度，X∈[0，100].
3.4 馏程
馏程是石油产品的主要理化指标之一，用来判定油品轻、重馏分组成的多少，可以控制产品质量和使用性能等。柴油的混合燃料需要具备良好的低温流动性，要有一定的轻质馏分加快其蒸发速度，有利于形成可燃混合气，避免滞然期过长和突然爆震，同时减少碳烟等未燃混合物的排放，因此馏程是保证柴油在发动机燃烧室里迅速蒸发气化和燃烧的重要指标[9]。本文对地沟油、DME、生物柴油和柴油进行蒸馏试验，其结果如图2所示。
由图2可以看出，馏出率为50%时，3种代用燃料的蒸发温度远小于柴油，表明它们的平均蒸发性较柴油有所改善，在较低温度下可以有大量燃料挥发与空气混合，缩短暖车时间，而且从低负荷向高负荷过度时，能够及时地供给所需的可燃混合气[5]。馏出率为90%时，3种代用燃料的蒸发温度远大于柴油，表明它们的重质成分含量较多，在汽缸中不易挥发而附着在气缸壁上，燃烧时容易产生积碳，或者沿着汽缸壁流入油底壳而稀释油，同时不宜完全燃烧，影响燃烧效率[5]。
柴油的蒸馏曲线几乎是一条斜率一定的曲线，馏出率的增加随温度的升高几乎不变，而3种代用燃料的蒸馏曲线先是较为平缓，然后非常陡峭。分析其初馏温度相差不大，地沟油、DME、生物柴油和柴油分别是171℃、166℃、188℃、180℃，但终馏温度有很大的差别，分别较柴油升高了16.5℃、37.5℃、34.5℃，说明代用燃料的重质馏分过多，使燃料的雾化和蒸发性能变差。
3.5 表面张力
燃料的表面张力是评判其品质的另外一个重要指标。燃料在发动机气缸内的撕裂、破碎、雾化、吸热和汽化等过程都与表面张力有关，它影响着燃料在喷射过程中所受的阻力、蒸气和液滴与热空气之间的传热和混合等[10]。相同雾化压力下，表面张力大的燃油雾化颗粒粒径相对较大，即雾化质量相对较差[11]。
表面张力与燃料的化学成分、密度和温度等有关。温度越低、密度越大，表面张力越高，其经验公式为[12]
■ （5）
其中，σ为燃料在一定温度下的表面张力，ρ为燃料在该温度下的密度。
经过计算，20℃下地沟油、DME、生物柴油和柴油的表面张力（单位是10-3N/m）分别是25.587、24.562、25.157、25.355。与柴油表面张力相比，生物柴油减少了0.78%，DME减少了4.07%，这两种燃油的雾化质量有所改善。而地沟油的表面张力增加了0.92%，雾化质量变差，不利于其在发动机气缸内的燃烧。
4. 结论
（1）DME和生物柴油可以很好地补偿柴油较差的低温流动性，而地沟油的低温流动性较差。
（2）3种代用燃料的闪点都较柴油有一定的提高，在生产、储存和使用过程中安全性更好。
（3）柴油和DME的粘度受温度影响较小，粘温特性曲线较为平缓且有很好的一致性。生物柴油的粘度受温度影响较大，尤其在高温环境下粘度值下降了64.95%，供油系统偶件的效果会变差，影响发动机的使用可靠性。地沟油的粘度远大于柴油，在20℃时较柴油粘度增加了73.88%，表明其雾化质量较差。
（4）3种代用燃料的平均蒸发性较柴油有所改善，但重质馏分过多，燃烧不充分，不利于环境的保护。
（5）生物柴油和DME的表面张力较柴油有所下降，雾化质量有所改善，地沟油的表面张力较柴油增加了0.92%，雾化效果变差，不利于其在发动机气缸内的燃烧。
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基金项目：中央高校基本科研业务费（2012QJ013）.
作者简介：孙桂平（1990-），女，山东省济南人，在读硕士研究生。